第五章4基礎對點練考點1核裂變和核電站1．(2024年銅仁模擬)鈾235(eq\o\al(235,92)U)裂變的產物是多樣的，其中一種裂變的核反應方程是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,x)Ba＋eq\o\al(y,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，方程中的x、y分別是()A．53，89 B．56，86C．53，86 D．56，89【答案】D【解析】根據質量數與電荷數守恒有235＋1＝144＋y＋3，92＝x＋36，解得x＝56，y＝89，故選D．2．钚-239(eq\o\al(239,94)Pu)裂變釋放出的快中子，被鈾-238(eq\o\al(238,92)U)吸收，鈾-238就轉變為鈾-239，鈾-239再經過衰變轉變為易裂變的钚-239，這就是核燃料的“增殖”過程．下列說法正確的是()A．钚-239裂變產生的新核核子平均質量比钚-239核子平均質量大B．鈾-238吸收中子轉變為鈾-239的核反應方程為eq\o\al(238,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(239,92)UC．鈾-239衰變轉變為钚-239，同時釋放一個α粒子D．軸-239衰變轉變為钚-239，同時釋放一個β粒子【答案】B【解析】钚-239裂變過程釋放能量，有質量虧損，因此钚-239裂變產生的新核核子平均質量比钚-239核子平均質量小，A錯誤；根據質量數與電荷數守恒可知，鈾-238吸收中子轉變為成鈾-239的核反應方程為eq\o\al(238,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(239,92)U，B正確；根據質量數、電荷數守恒可知，鈾-239衰變轉變為钚-239的過程有239－239＝0，92－94＝－2可知，該過程釋放兩個β粒子，C、D錯誤．3．華能石島灣高溫氣冷堆核電站是我國自主研發的世界首座具有第四代核電特征的核電站．核反應堆是核電站的心臟，它是通過可控鏈式核裂變反應來實現核能利用的．一個eq\o\al(235,92)U原子核在中子的轟擊下發生裂變反應，其裂變方程為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→yxSr＋eq\o\al(139,54)Xe＋3eq\o\al(1,0)n，下列說法正確的是()A．核反應方程中Sr的中子數為56B．核反應方程中Sr的質量數為92C．因為裂變釋放能量，出現質量虧損，所以裂變后的總質量數減少D．因為裂變釋放能量，Xe原子核的比結合能應比U原子核的小【答案】A【解析】根據質量數守恒和電荷數守恒可得235＋1＝y＋139＋3，92＝x＋54，解得y＝94，x＝38，所以核反應方程中Sr的中子數為z＝y－x＝56，A正確，B錯誤；核裂變釋放能量，會出現質量虧損，但是總質量數不變，C錯誤；比結合能越大，原子核越穩定，eq\o\al(235,92)U原子核裂變得到Xe原子核，說明Xe原子核比eq\o\al(235,92)U原子核穩定，即Xe原子核的比結合能應比eq\o\al(235,92)U原子核的大，D錯誤．4．(2024年北京質檢)下列核反應中屬于核裂變的是()A．eq\o\al(24,11)Na→eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(0,－1)e B．eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)nC．eq\o\al(19,9)F＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(22,10)Ne＋eq\o\al(1,1)H D．eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n【答案】B【解析】eq\o\al(24,11)Na轉變為eq\o\al(24,12)Mg，同時釋放出一個電子，這是β衰變，不是核裂變，A不符合題意；eq\o\al(235,92)U核在中子的轟擊下，裂變為較小的eq\o\al(140,54)Xe核和eq\o\al(94,38)Sr核，同時釋放出兩個中子，這是原子核的裂變，B符合題意；eq\o\al(19,9)F核在eq\o\al(4,2)He的轟擊下轉變為eq\o\al(22,10)Ne，同時釋放出一個質子，這是人工轉變原子核，不是核裂變，C不符合題意；D核反應是輕核結合成較重的原子核，屬于聚變，D不符合題意．考點2核聚變和可控核聚變技術5．科學家發現在月球上含有豐富的eq\o\al(3,2)He(氦3).它是一種高效、清潔、安全的核聚變燃料，其參與的一種核聚變反應的方程式為eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(3,2)He→2eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(4,2)He.關于eq\o\al(3,2)He聚變，下列表述正確的是()A．聚變反應不會釋放能量 B．聚變反應產生了新的原子核C．聚變反應沒有質量虧損 D．目前核電站都采用eq\o\al(3,2)He聚變反應發電【答案】B【解析】聚變反應時將質量較小的輕核聚變成質量較大的核，聚變過程會有質量虧損，要放出大量的能量．但目前核電站都采用鈾核的裂變反應，可控的輕核聚變尚在實驗階段．6．下列四個核反應方程，屬于聚變的是()A．eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H B．eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,1)HC．eq\o\al(19,9)F＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(22,10)Ne＋eq\o\al(1,1)H D．eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n【答案】B【解析】A．該核反應是原子核的人工轉變，A錯誤；B．該核反應是輕核結合成較重的原子核，屬于聚變，B正確；C．該核反應是高能粒子轟擊原子核使之轉變為另一種原子核，屬于原子核的人工轉變，C錯誤；D．該核反應是重核分裂成兩個質量較小的原子核，屬于裂變，D錯誤．7．(2024年煙臺聯考)中國科學家在人造太陽領域取得了重大突破，新一代人造太陽“中國環流三號”成功完成了一系列實驗，并取得了重大科研進展，標志著我國掌握了可控核聚變高約束先進控制技術．若兩個氘核對心碰撞發生核聚變，核反應方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋X.其中氘核的比結合能為E1，氦核的比結合能為E2，下列說法中正確的是()A．X為質子B．該核反應前后核子的總質量相等C．該核反應釋放的核能為3E2－4E1D．氦核的比結合能E2小于氘核的比結合能E1【答案】C【解析】根據核反應方程滿足電荷數守恒和質量數守恒，可知X為eq\o\al(1,0)n，是中子，A錯誤；兩個氘核對心碰撞發生核聚變，質量虧損釋放核能，則反應前的總質量大于反應后的總質量，B錯誤；核反應釋放核能等于生成物結合釋放的能量與反應物拆開吸收能量之差，故有ΔE＝3E2－4E1，C正確；因氦核的結合釋放的能量大于氘核拆開吸收的能量，則氦核的比結合能E2大于氘核的比結合能E1，D錯誤．8．一個氘核和一個氚核經過核反應后生成氦核和中子，同時放出一個γ光子．已知氘核、氚核、中子、氦核的質量分別為m1、m2、m3、m4，普朗克常量為h，真空中的光速為c.下列說法正確的是()A．這個核反應是裂變反應B．這個反應的核反應方程是eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(1,0)n＋γC．輻射出的γ光子的能量E＝(m3＋m4－m1－m2)c2D．輻射出的γ光子在真空中的波長λ＝eq\f(h,(m1＋m2－m3－m4)c)【答案】D【解析】該核反應方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n＋γ，該反應為聚變反應，A、B錯誤；根據愛因斯坦質能方程知，輻射的光子能量E＝Δmc2＝(m1＋m2－m3－m4)c2，C錯誤；光子能量為E＝hν＝heq\f(c,λ)，則有λ＝eq\f(h,(m1＋m2－m3－m4)c)，D正確．9．某科學家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論，其中的兩個核反應方程為eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(12,6)C→eq\o\al(13,7)N＋Q1①，eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(15,7)N→eq\o\al(12,6)C＋X＋Q2②，方程中Q1、Q2表示釋放的能量，相關的原子核質量如表：原子核eq\o\al(1,1)Heq\o\al(3,1)Heq\o\al(4,2)Heeq\o\al(12,6)Ceq\o\al(13,7)Neq\o\al(15,7)N質量/u1.00783.01664.002612.000013.005715.0001則可以推斷X是________，方程中Q1和Q2的大小關系是Q1________Q2.【答案】eq\o\al(4,2)He<【解析】由質量數守恒和電荷數守恒，可判斷X為eq\o\al(4,2)He，①式質量虧損為Δm1＝1.0078u＋12.0000u－13.0057u＝0.0021u.②式的質量虧損為Δm2＝1.0078u＋15.0001u－12.0000u－4.0026u＝0.0053u，所以Δm2>Δm1，根據質能方程ΔE＝Δmc2，可求解Q2>Q1.綜合提升練10．(1)核電站利用原子核鏈式反應放出的巨大能量進行發電，eq\o\al(235,92)U是核電站常用的核燃料．eq\o\al(235,92)U受一個中子轟擊后裂變成eq\o\al(144,56)Ba和eq\o\al(89,36)Kr兩部分，并產生______個中子．要使鏈式反應發生，裂變物質的體積要______(填“大于”或“小于”)它的臨界體積．(2)取質子的質量mp＝1.6726×10-27kg，中子的質量mn＝1.6749×10-27kg，α粒子的質量mα＝6.6467×10-27kg，光速c＝3.0×108m/s.則α粒子的結合能為________.(計算結果保留兩位有效數字).【答案】(1)3大于(2)4.3×10-12J【解析】(1)由eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n可知，會產生3個中子，要使裂變持續進行(鏈式反應)，物質的體積需要大于它的臨界體積．(2)組成α粒子的核子與α粒子的質量差為Δm＝2mp＋2mn－mα，結合能ΔE＝Δmc2，代入數據得ΔE＝4.3×10-12J．11．有一種聚變反應是四個氫核聚變成一個氦核，同時放出兩個正電子．求：(1)該聚變反應釋放多少能量？(2)若1g氫完全聚變，能釋放多少能量？(3)1g氫完全聚變，釋放的能量相當于多少煤完全燃燒放出的熱能？(已知煤的熱值q＝3.36×107J/kg，氫核質量為1.008142u，氦核質量為4.001509u，電子的質量為0.000549u)解：(1)核反應方程為4eq\o\al(1,1)H→eq\o\a